2023年機(jī)械設(shè)計基礎(chǔ)試題庫滾動軸承

第16章滾動軸承習(xí)題與參考答案一、選擇題從下列各小題給出的A、B、C、D答案中任選一個：1若轉(zhuǎn)軸在載荷作用下彎曲較大或軸承座孔不能保證良好的同軸度，宜選用類型代號為的軸承。A.1或2B.3或7C.N或NUD.6或NA2一根軸只用來傳遞轉(zhuǎn)矩，因軸較長采用三個支點(diǎn)固定在水泥基礎(chǔ)上，各支點(diǎn)軸承應(yīng)選用。A.深溝球軸承B.調(diào)心球軸承C.圓柱滾子軸承D.調(diào)心滾子軸承3滾動軸承內(nèi)圈與軸頸、外圈與座孔的配合。A.均為基軸制B.前者基軸制，后者基孔制C.均為基孔制D.前者基孔制，后者基軸制4為保證軸承內(nèi)圈與軸肩端面接觸良好，軸承的圓角半徑r與軸肩處圓角半徑r1應(yīng)滿足的關(guān)系。A.r=r1B.r＞rlC.r＜r1D.r≤rl5不宜用來同時承受徑向載荷和軸向載荷。A.圓錐滾子軸承B.角接觸球軸承C.深溝球軸承D.圓柱滾子軸承6只能承受軸向載荷。A.圓錐滾子軸承B.推力球軸承C.滾針軸承D.調(diào)心球軸承7通常應(yīng)成對使用。A.深溝球軸承B.圓錐滾子軸承C.推力球軸承D.圓柱滾子軸承8跨距較大并承受較大徑向載荷的起重機(jī)卷筒軸軸承應(yīng)選用。A.深溝球軸承B.圓錐滾子軸承C.調(diào)心滾子軸承D.圓柱滾子軸承9不是滾動軸承預(yù)緊的目的。A.增大支承剛度B.提高旋轉(zhuǎn)精度C.減小振動噪聲D.減少摩擦阻力10滾動軸承的額定壽命是指同一批軸承中的軸承能達(dá)成的壽命。A.99％B.90％C.95％D.50％11合用于多支點(diǎn)軸、彎曲剛度小的軸及難于精確對中的支承。A.深溝球軸承B.圓錐滾子軸承C.角接觸球軸承D.調(diào)心軸承12角接觸軸承承受軸向載荷的能力，隨接觸角的增大而。A.增大B.減小C.不變D.不定13某輪系的中間齒輪（惰輪）通過一滾動軸承固定在不轉(zhuǎn)的心軸上，軸承內(nèi)、外圈的配合應(yīng)滿足。A.內(nèi)圈與心軸較緊、外圈與齒輪較松B.內(nèi)圈與心軸較松、外圈與齒輪較緊C.內(nèi)圈、外圈配合均較緊D.內(nèi)圈、外圈配合均較松14滾動軸承的代號由前置代號、基本代號和后置代號組成，其中基本代號表達(dá)。A.軸承的類型、結(jié)構(gòu)和尺寸B.軸承組件C.軸承內(nèi)部結(jié)構(gòu)變化和軸承公差等級D.軸承游隙和配置15滾動軸承的類型代號由表達(dá)。A.數(shù)字B.數(shù)字或字母C.字母D.數(shù)字加字母二、填空題16滾動軸承的重要失效形式是和。17按額定動載荷計算選用的滾動軸承，在預(yù)定使用期限內(nèi)，其失效概率最大為。18對于回轉(zhuǎn)的滾動軸承，一般常發(fā)生疲勞點(diǎn)蝕破壞，故軸承的尺寸重要按計算擬定。19對于不轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速極低或擺動的軸承，常發(fā)生塑性變形破壞，故軸承尺寸應(yīng)重要按計算擬定。20滾動軸承軸系支點(diǎn)軸向固定的結(jié)構(gòu)型式是：（1）；（2）；（3）。21軸系支點(diǎn)軸向固定結(jié)構(gòu)型式中，兩端單向固定結(jié)構(gòu)重要用于溫度的軸。22其他條件不變，只把球軸承上的當(dāng)量動載荷增長一倍，則該軸承的基本額定壽命是本來的。23其他條件不變，只把球軸承的基本額定動載荷增長一倍，則該軸承的基本額定壽命是本來的。24圓錐滾子軸承承受軸向載荷的能力取決于軸承的。25滾動軸承內(nèi)、外圈軸線的夾角稱為偏轉(zhuǎn)角，各類軸承對允許的偏轉(zhuǎn)角都有一定的限制，允許的偏轉(zhuǎn)角越大，則軸承的性能越好。三、問答題26在機(jī)械設(shè)備中為什么廣泛采用滾動軸承？27向心角接觸軸承為什么要成對使用、反向安裝？28進(jìn)行軸承組合設(shè)計時，兩支點(diǎn)的受力不同，有時相差還較大，為什么又常選用尺寸相同的軸承？29為什么調(diào)心軸承要成對使用，并安裝在兩個支點(diǎn)上？30推力球軸承為什么不宜用于高速？31以徑向接觸軸承為例，說明軸承內(nèi)、外圈為什么采用松緊不同的配合。32為什么軸承采用脂潤滑時，潤滑脂不能充滿整個軸承空間？采用浸油潤滑時，油面不能超過最低滾動體的中心？33軸承為什么要進(jìn)行極限轉(zhuǎn)速計算？計算條件是什么？34試說明軸承代號6210的重要含義。35題35圖示的簡支梁與懸臂梁用圓錐滾子軸承支承，試分析正裝和反裝對軸系的剛度有何影響。題35圖四、分析計算題36某6310滾動軸承的工作條件為徑向力Fr=10000N，轉(zhuǎn)速n=300r/min，輕度沖擊（fp=1.35），脂潤滑，預(yù)期壽命為2000h。驗(yàn)算軸承強(qiáng)度。37選擇一搖臂吊車立柱的推力球軸承。已知作用在立柱上的最大垂直載荷Fa=50000N，立柱轉(zhuǎn)速n=3r/min，立柱重量W=20000N，立柱端的軸頸直徑d=60mm。38某6308軸承工作情況如下表，設(shè)天天工作8h，試問軸承能工作幾年（每年按300天計算）？工作時間b/（%）徑向載荷Fr/N轉(zhuǎn)速n/（r/min）3020001000154500300558900100注：有輕度沖擊（fp=1.2）。39某球軸承的轉(zhuǎn)速n=400r/min，當(dāng)量動載荷P=5800N，求得其基本額定壽命為7000h。若把可靠度提高到99%，軸承壽命是多少？若軸承壽命分別取為3700h、14000h，軸承可靠度是多少？40某蝸桿軸轉(zhuǎn)速n=1440r/min，間歇工作，有輕微振動，fp=1.2，常溫工作。采用一端固定（一對7209C型軸承正安裝），一端游動（一個6209型軸承）支承。軸承的徑向載荷Fr1=1000N（固定端）、Fr2=450N（游動端），軸上的軸向載荷Fx=3000N，規(guī)定蝸桿軸承壽命≥2500h。試校核固定端軸承是否滿足壽命規(guī)定。五、結(jié)構(gòu)題41分析軸系結(jié)構(gòu)的錯誤，說明錯誤因素，并畫出對的結(jié)構(gòu)。題41圖42分析軸系結(jié)構(gòu)的錯誤，說明錯誤因素，并畫出對的結(jié)構(gòu)。題42圖43分析軸系結(jié)構(gòu)的錯誤，說明錯誤因素，并畫出對的結(jié)構(gòu)。題43圖44分析軸系結(jié)構(gòu)的錯誤，說明錯誤因素，并畫出對的結(jié)構(gòu)。

例解1.如圖所示，安裝有兩個斜齒圓柱齒輪的轉(zhuǎn)軸由一對代號為7210AC的軸承支承。已知兩齒輪上的軸向分力分別為Fx1=3000N，F(xiàn)x2=5000N，方向如圖。軸承所受徑向載荷Fr1=8600N，F(xiàn)r2=12500N。求兩軸承的軸向力Fa1、Fa2。解題要點(diǎn)：（1）求軸承的內(nèi)部軸向力Fs：Fs1=0.68Fr1=0.68×8600=5848N方向向右，即；Fs2=0.68Fr2=0.68×12500=8500N方向向左，即；（2）外部軸向力合成：Fx=Fx2–Fx1=5000-3000=2023N方向向左，即；（3）求軸承的軸向力Fa：軸向力分布圖為1）“壓緊、放松”判別法Fs2+Fx=8500N+2023N+10500N>Fs1=5848N故軸有向左移動的趨勢，此時，Ⅰ軸承被壓緊，Ⅱ軸承被放松。則兩軸承的軸向力為Fa1=Fs2+Fx=10500NFa2=Fa2=8500N2）公式歸納法可見，方法1）、2）結(jié)果相同。2.某轉(zhuǎn)軸由一對代號為30312的圓錐滾子軸承支承，軸上斜齒輪的軸向分力Fx=5000N，方向如圖。已知兩軸承處的徑向支反力Fr1=13600N，F(xiàn)r2=22100N。求軸承所受的軸向力Fa。解題要點(diǎn)：（1）求內(nèi)部軸向力Fs：N方向向右，即N方向向左，即。（2）求軸承的軸向力Fa：1）“壓緊、放松”判別法Fs1+Fx=4000N+5000N=9000N>Fs2=6500N故軸有向右移動的趨勢，此時Ⅱ軸承被壓緊，I軸承被放松。因此軸承的軸向力為Fa1=Fs1=4000NFa2=Fs1+Fx=9000N2）公式歸納法可見，方法1）、2）結(jié)果相同。3.圓錐齒輪減速器輸入軸由一對代號為30206的圓錐滾子軸承支承，已知兩軸承外圈間距為72mm，錐齒輪平均分度圓直徑dm=56.25mm，齒面上的切向力Ft=1240N，徑向力Fr=400N，軸向力Fx=240N，各力方向如圖所示。求軸承的當(dāng)量動載荷P。解題要點(diǎn)：（1）計算軸的支點(diǎn)距l(xiāng)由手冊查得，30206軸承的反力作用點(diǎn)到外圈寬端面的距離13.8mm,取=14mm。故支點(diǎn)距l(xiāng)=72mm+2×14mm=100mm。右支點(diǎn)到齒寬中點(diǎn)的距離l1=64mm–14mm=50mm。（2）計算軸承的徑向力1）軸水平面支反力（圖解a）NN2）軸垂直面支反力（見圖解b）NN3）合成支反力NN軸承所受的徑向力與軸的合成支反力大小相等，即Fr1=FR1=634N，F(xiàn)r2=FR2=1935N。（3）計算軸承的軸向力。查手冊知，30206軸承，e=0.37,Y=1.6。故NN軸向力分布圖為；軸承的軸向力為（4）計算當(dāng)量動載荷查手冊知，X=0.4,Y=1.6，取fP=1.5，則N故X=1，Y=0，則N4.已知某轉(zhuǎn)軸由兩個反裝的角接觸球軸承支承，支點(diǎn)處的徑向反力Fr1=875N，F(xiàn)r2=1520N，齒輪上的軸向力Fx=400N，方向如圖，轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)速n=520r/min，運(yùn)轉(zhuǎn)中有中檔沖擊，軸承預(yù)期壽命。若初選軸承型號為7207C，實(shí)驗(yàn)算其壽命。解題要點(diǎn)：由標(biāo)準(zhǔn)知7207C軸承，C=30500N，C0=20230N。（1）計算軸承的軸向力需先計算軸承的內(nèi)部軸向力Fs。對于所選軸承，F(xiàn)s=eFr，而e值取決地Fa/C0，但Fa待求，故用試算法。先試取e=0.4，則NN軸向力分布圖為軸承的軸向力為相對軸向載荷由X、Y系數(shù)表經(jīng)插值計算得e1=0.422,e2=0.401。再計算：NNFa1=1010NFa2=610N兩次計算的Fa/C0值相關(guān)不大，故可取e1=0.422,e2=0.401;Fa1=1010N，F(xiàn)a2=610N。（2）計算當(dāng)量動載荷故查表得X=0.44,Y=1.326。則N查系數(shù)表，X=1，Y=0。故N因，故按P1計算軸承壽命。（3）驗(yàn)算軸承壽命。（4）靜載荷計算由系數(shù)表查得，7207C軸承，X0=0.5，Y0=0.46。故當(dāng)量靜載荷為NP01=Fr2=1520N兩者取大值，故P0=902NNP02=Fr2=1520N兩者取大值，故P02=Fr2=1520N。又因P02<P01，所以只按P02計算靜載荷安全系數(shù)。由安全系數(shù)表，按正常情況取S0=2，則軸承的實(shí)際安全系數(shù)為故靜載荷計算安全。結(jié)論：選用7206C軸承能滿足預(yù)期壽命規(guī)定。5.蝸桿軸由一組圓錐滾子軸承30206和圓柱滾子軸承N206E支承，如圖所示。已知兩支點(diǎn)的徑向反力Fr1=1500N，F(xiàn)r2=2500N；蝸桿軸上的軸向力Fx=2300N，轉(zhuǎn)速n=960r/min。取fp=1.2，S0=1.5。求軸承壽命。解題要點(diǎn)：該問題可將右側(cè)的軸承組當(dāng)作雙列軸承，支反力作用點(diǎn)在兩軸承中點(diǎn)處，兩軸承的內(nèi)部軸向力互相抵消；外部軸響力Fx應(yīng)由固定端即右支點(diǎn)承擔(dān)，左支點(diǎn)為游動端，只受徑向力。查手冊知，30206軸承：C=43200N，C0=20500N，e=0.37，Y=1.6,Y0=0.9；N206E軸承：C=3600N，C0=3500N。1．軸承組壽命計算（1）當(dāng)量動載荷計算軸承組無內(nèi)部軸向力，故軸承組的軸向力Fa2=Fx=2300N。按雙列軸承計算當(dāng)量動載荷：查系數(shù)表，X=0.67,Y=0.67cotα;

單列時Y=0.4cotα=1.6，即

cotα=1.6/0.4=4。故雙列軸承時Y=0.67cotα=0.67×4=2.68當(dāng)量動載荷N（2）軸承組壽命軸承組的基本額定動載荷N（3）靜載荷計算查系數(shù)表得：X0=0.4,Y0=0.44cotα;

由單列軸承時Y0=0.22cotα=0.9，即

cotα=0.9/0.22=4.09。故雙列軸承時Y0=0.44cotα=0.44×4.09=1.8此時靜載荷NP02=Fr2=2500N兩者取大值，故P02=6640N軸承組額定靜載荷N軸承組靜載荷安全系數(shù)結(jié)論：軸承組壽命為16700h。2．圓柱滾子軸承計算（1）當(dāng)量動載荷計算游動端只受徑向力，故Fa1=0，X=1，Y=0，N（2）壽命計算（3）靜載荷計算P01=Fr1=1500N結(jié)論：圓柱滾子軸承壽命為37700h。6.某軸僅作用平穩(wěn)的軸向力，由一對代號為6308的深溝球軸承支承。若軸的轉(zhuǎn)速n=3000r/min，工作溫度不超過100℃解題要點(diǎn)：已知軸承型號、轉(zhuǎn)速和壽命規(guī)定，則可由壽命公式求出當(dāng)量動載荷，再運(yùn)用當(dāng)量動載荷公式可求得軸向力Fa，但因系數(shù)Y與Fa/C0有關(guān)，而Fa待求，故需進(jìn)行試算。由手冊知，6308軸承C=40800N，C0=24000N。軸承只受軸向力，徑向力Ft可忽略不計，故，F(xiàn)a/Fr>e。由壽命公式令，則可解出（1）設(shè)Fa/C0=0.07，由系數(shù)表查得，X=0.56,Y=1.63。取fp=1.0，則根據(jù)當(dāng)量動載荷公式故軸向力Fa可求得為此時，F(xiàn)a/C0=2058/24000=0.9，仍與所設(shè)不符。（2）設(shè)Fa/C0=0.085，查表得Y=1.546,Fa/C0=2169/24000=0.09，仍與所設(shè)不符。（3）設(shè)Fa/C0=0.09，查得Y=1.256,同法求得Fa=2198N，F(xiàn)a/C0=0.091，與假設(shè)基本相符。結(jié)論：6308軸承以承受的最大軸向力為2198N。7.某設(shè)備主軸上的一對30308軸承，經(jīng)計算軸承Ⅰ、Ⅱ的基本額定壽命分別為Lh1=31000h，Lh2=15000h。若這對軸承的預(yù)期工作壽命為20230h，試求滿足工作壽命時的可靠度。若只規(guī)定可靠度為80%，軸承的工作壽命是多少？解題要點(diǎn)：（1）計算得到的基本額定壽命是可靠度為90%時的壽命，其失效概率為10%。預(yù)期工作壽命若與基本額定壽命不相等，則失效概率也不同，即預(yù)期工作壽命是失效概率為n時的修正額定壽命。此時，可靠度R可由以下公式求出：式中，Ln是失效概率為n時的修正定額壽命：L10為基本額定壽命；β為表達(dá)實(shí)驗(yàn)軸承離散限度的離散指數(shù)，對球軸承β=10/9，對滾子軸承β=9/8。故I軸承預(yù)期壽命下的可靠度為II軸承預(yù)期壽命下的可靠度為（2）若規(guī)定可靠度為80%，則失效概率為20%，此時軸承壽命可由下式求出：L20=a1L

式中a1為可靠性壽命修正系數(shù)，對滾子軸承，R=80%時，a1=1.95。故對I軸承L20=1.95×31000=60450h對II軸承L20=1.95×15000=29250h8.圖示采用一對反裝圓錐滾子軸承的小錐齒輪軸承組合結(jié)構(gòu)。指出結(jié)構(gòu)中的錯誤，加以改正并畫出軸向力的傳遞路線。解題要點(diǎn)：該例支點(diǎn)的軸向固定結(jié)構(gòu)型式為兩端固定結(jié)構(gòu)，即兩支點(diǎn)各承擔(dān)一個方向的軸向力。（1）存在的問題1）兩軸承外圈均未固定，軸運(yùn)轉(zhuǎn)時，外圈極易松動脫落。2）軸向力無法傳到機(jī)座上。向左推動軸外伸端時，整個軸連同軸承均將從套杯中滑出；齒輪工作時將受到向右的軸向力，此時軸將帶著左軸承和右軸承的內(nèi)圈向右移動，致使右軸承分離脫落。3）軸承間隙無法調(diào)整。4）改正方法（2）改正方法1）將兩軸承內(nèi)圈間的套筒去掉，再將套杯中間部分內(nèi)徑減小，形成兩價目內(nèi)擋肩固定軸承外圈，從而使左軸承上向右的軸向力及右軸承上向左的軸向力通過外圈、套杯傳到機(jī)座上。2)在右軸承右側(cè)軸上制出一段螺紋，并配以圓螺母和止動墊圈用來調(diào)整軸承間隙，同時借助圓螺母軸上向左的軸力傳到套杯上。3）在套杯和機(jī)座間加調(diào)整墊片，以調(diào)整軸系的軸向位置；在套杯和端蓋間也應(yīng)加調(diào)整墊片，使端蓋脫離軸承外圈，兼起密封作用。改正后的結(jié)構(gòu)及軸向力的傳遞路線見圖解。9.圖示的蝸桿軸軸承組合結(jié)構(gòu)，一端采用一對正裝的角接觸球軸承，另一端為圓柱滾子軸承。指出圖中錯誤加以改正，并畫出軸向力的傳遞路線。解題要點(diǎn)：該例的支點(diǎn)軸向固定結(jié)構(gòu)應(yīng)為一端固定、一端游動的型式，即軸承組一側(cè)為固定端、固柱滾子軸承一側(cè)為游動端。（1）存在問題1）固定端兩軸承的內(nèi)、外圈均未作雙向固定。當(dāng)軸肥向左的軸力時，該支點(diǎn)上兩軸承將隨著軸從套杯中脫出，或軸頸與軸承內(nèi)圈配合松動，故無法將向左的軸向力傳到機(jī)座上。2）固定端兩軸承的間隙無法調(diào)整。3）游動端支承采用的是普通型圓柱滾子軸承，即外圈兩側(cè)均不帶擋邊，因此是可分離型的軸承，為保證“游而不散”其內(nèi)、外圈均應(yīng)作雙向固定，否則內(nèi)圈與軸頸的配合易松動，外圈與滾動體極易分離、脫落。4）軸系的軸向位置無法調(diào)整。（2）改正方法1）固定端套杯的左端應(yīng)加內(nèi)擋肩；軸右端制出螺紋，配圓螺母、止動墊圈固定軸承內(nèi)圈。這樣可將向左的軸向力通過軸承組和套杯傳到機(jī)座上。2）在右端蓋和套杯間加調(diào)整墊片1，以調(diào)整軸承間隙。3）左支承處套杯右側(cè)加內(nèi)擋肩，軸承外圈左側(cè)加孔用彈性擋圈，以實(shí)現(xiàn)對外圈的雙向固定，防止其軸向移動；軸承內(nèi)圈左側(cè)加軸用彈性擋圈，以實(shí)現(xiàn)內(nèi)圈的雙向固定；游動將在滾動體和外圈滾道之間實(shí)現(xiàn)。4）套杯與機(jī)座間應(yīng)加調(diào)整熱片2，實(shí)現(xiàn)軸系軸向位置的調(diào)整。改正后的結(jié)構(gòu)及軸向力傳遞路線如圖解所示。10.試分析圖示軸系結(jié)構(gòu)的錯誤，并中以改正。齒輪用油潤滑、軸承用脂潤滑。解題要點(diǎn)：（1）支點(diǎn)軸向固定結(jié)構(gòu)錯誤1）該例為兩端固定結(jié)構(gòu)，但應(yīng)將兩軸承由圖示的反安裝型改為正安裝，否則軸向力無法傳到機(jī)座上；2）左軸端的軸用彈性擋圈多余，應(yīng)去掉。3）無法調(diào)整軸承間隙，端蓋與機(jī)座間應(yīng)加調(diào)整墊片。（2）轉(zhuǎn)動件與靜止件接觸錯誤1）左軸端不應(yīng)頂住端蓋；2）聯(lián)軸器不應(yīng)與端蓋接觸；3）右端蓋不應(yīng)與軸接觸，孔徑應(yīng)大于軸徑。（3）軸上零件固定錯誤1）套筒作用不擬定，且軸上有鍵，無法頂住齒輪；套筒不能同時頂住軸承的內(nèi)、外圈；齒輪的軸向固定不可靠（過定位）；2）聯(lián)軸器軸向位置不擬定。（4）加工工藝不合理1）軸上兩處鍵槽不在同一母線上；2）聯(lián)軸器鍵槽未開通，深度不符標(biāo)準(zhǔn)；3）箱體外端面的加工面與非加工面未分開。（5）裝配工藝錯誤1）軸肩、套筒直徑過大，兩軸承均無法拆下；2）齒輪處鍵過長，軸頸右側(cè)應(yīng)減小直徑。（6）潤滑與密封錯誤1）軸承處未加擋油盤；2）右端蓋未考慮密封。改正后的結(jié)構(gòu)見圖解。六、習(xí)題參考答案1、選擇題1A；2B；3D；4B；5D；6B；7B；8C；9D；10B；11D；12A；13B；14A；15B；2、填空題16疲勞點(diǎn)蝕；塑